大连机场滑行道病害化学注浆处治研究

周仙奕

(大连国际机场股份有限公司 大连 116033)

目前，从注浆材料划分，道面基础注浆主要分为水泥注浆和高聚物注浆[1]2种注浆方案，两者均能满足在不停航情况下道面基础注浆的要求。其中水泥注浆作为消除道面基础脱空的手段在公路或机场道面中已使用超过20年，在设计和施工方面都积累了大量的成功经验[2]。高聚物注浆自2005年以后引入国内，首先在公路路面进行了尝试，目前该技术在公路上的应用已基本成熟，相比而言，从施工安全性能及道面的长期性能来看高聚物注浆更为优越[3-4]。

本研究针对大连国际机场道面病害进行了化学注浆处理，并且依据实体工程分析了化学注浆对机场滑行道病害处治效果的影响。

1 滑行道病害概述

D快速出口滑行道(以下简称D快滑)作为机场主降方向唯一的快速出口滑行道，承担了大连机场绝大多数起降跑道飞机的荷载。近年来，随着机场航班量的不断增长，D快滑道面陆续出现了多处沉陷和裂缝，且损坏程度逐步加剧。2014年，大连机场通过道面检测评价，发现70%以上检测部位的冲击劲度模量ISM值低于600 kN/mm，直接反映出道面承载能力较差，且D快滑所测部位ISM值较其他滑行道离差最大，说明道面基础结构稳定性不佳。随后的钻芯取样发现道面碾压混凝土层完好性较差，表明基础损坏是导致道面性能下降的主要原因，因此，机场决定对D快滑进行道面基础加固补强。

2 化学注浆加固原理

在大连国际机场D快滑维护中，拟采用的化学注浆技术选用高分子聚合物作为注浆材料。其基本原理是按照一定配比，向机场道面结构中注射多组份高分子聚合物材料。材料发生化学反应后体积迅速膨胀并形成泡沫状固体。材料在膨胀固化过程中，可以快速填充空隙，并向周围介质施加膨胀压力，使周围松软结构或路基得到挤密、压实，增强结构的整体性，达到填充脱空、加固结构、排水防渗等目的[5]。

3 注浆处治方案

3.1 方案比选

民用机场道面基础加固通常采取水泥注浆的方法，但是水泥注浆压力较大，砂浆含水量高、流动性强，D快滑为沥青混凝土道面并且碾压混凝土层已不密实，水泥注浆操作很容易发生串浆，造成沥青混凝土面层顶起，在不停航施工的条件下，会直接影响机场安全运行。为了避免施工衍生破坏的发生，大连机场决定尝试注浆压力较小且浆液流动范围可控的化学注浆的方式对D快滑基础进行加固。

考虑到机场道面施工的特殊性，2016年4月，大连机场选取了一块与D快滑结构相似的未开放使用道面进行了化学注浆实验，以便确定注浆压力、注浆流量等有关施工参数，检验化学注浆对沥青道面是否具有破坏性，通过验证，该化学注浆方案对机场道面病害具有良好的处治效果。

3.2 化学注浆方案

1) 注浆范围。注浆平面范围覆盖D快滑边线内全部区域，总面积8 311.46 m2。注浆总量为31 650.1 L，注浆深度至山皮石垫层下5 cm。

2) 实施时间。化学注浆工程从2016年9月20日-10月15日，期间施工工艺调整停工2 d，共施工24 d。由于机场D快滑不可中断运行，因此，注浆实施时间限制在凌晨01:00～05:30。

3) 注浆材料。采用非水溶性聚氨酯类材料，分为A/B料，其中A料为含有催化剂的发泡剂，B料为聚氨酯材料，按照膨胀率最佳的1∶1配比进行混合。材料膨胀后抗压强度大于0.7 MPa、抗拉强度大于0.8 MPa、剪切强度大于0.5 MPa、容积吸水率小于0.1%，发生反应时间10～20 s。

4) 注浆孔位布置。注浆孔在D快滑总体均匀分布，孔间横纵间距1.2 m。部分局部避让嵌入式灯具电缆及道面裂缝。注浆孔总计6 710个。

4 加固效果评价

4.1 检测方法及标准

1) 检测方法。采用落锤式弯沉仪无损检测的方式测定道面弯沉响应以评价道面的整体结构强度。采用MALA探地雷达对病害区道面结构层状况进行检测及评价。

2) 检测标准。注浆工程主要评价项目为基础强度和结构稳定性，冲击劲度模量ISM值是FWD设备所得到的最直接的数据，ISM值提高，表明道面基础强度得到提升；ISM值分布均匀，表明基础结构稳定性好。此次工程设计标准为注浆区域检测频率不低于施工面积5%，ISM值不低于550 kN/mm的条件下弯沉检测合格率应达到95%以上，且不合格点的最低值不得低于450 kN/mm[6]。

4.2 注浆前后弯沉检测分析

采用落锤式弯沉仪无损检测的方式分别测定D快滑本侧距滑行引导线3 m测线、D快滑东侧距滑行引导线3 m测线、D快滑西侧距滑行引导线6 m测线及D快滑东侧距滑行引导线6 m测线(以下简称D-F-W3，D-F-E3，D-F-W6，D-F-E6)道面弯沉，来评价道面及基础的强度[7-8]。检测结果见图1。

图1 注浆前后ISM值对比分析图

由图1可见，D快滑化学注浆加固后，其ISM均值均得到显著提高，道面注浆后D快滑道面承载能力明显提高。

注浆后D快滑道面承载力更加均匀，4条测线ISM<450 kN/m的测点数量有了较为明显的降低。

4.3 注浆前后雷达检测分析

采用MALA探地雷达对D快滑西侧距滑行引导线3 m测线、D快滑东侧距滑行引导线3 m测线及D快滑东侧距滑行引导线6 m测线(以下简称D-R-W3，D-R-E3，D-R-E6)道面结构层状况进行检测及评价，检测结果见图2～4。

图2 D-R-W3(0～50)测线雷达图像对比

图3 D-R-E3(100～150)测线雷达图像对比

图4 D-R-E6(0～50)测线雷达图像对比

由图2～图4可见，D快滑注浆前道面结构材料比较松散，道面雷达信号多处出现局部震荡的情况。注浆后绝大部分区域道面结构材料密实性较好，道面雷达信号连续性较好。说明注浆后的道面结构材料比注浆前更密实、更均匀。

5 结语

1) 化学注浆材料发生反应后迅速膨胀，挤压基础松散部位，有效地填充结构内部空隙，与原有基础材料黏接性良好，从而起到提升道面基础强度的作用。此次注浆施工后，大连机场对D快滑沥青上面层进行了铣刨重铺，经过之后18个月的跟踪观察，截至目前，D快滑道面整体使用状况良好，尚未出现新增裂缝和沉陷。

2) 化学注浆过程方便快捷，早期强度较高，并且钻孔孔径仅有16 mm，对道面的创伤很小，封孔后无需进行其他处理即可恢复开放，可以满足机场不停航施工的需要，能够实现快速高效地处治道面内部病害。

3) 在注浆施工中，要特别注意对套管完好性的检查。如果套管材质不佳或有裂纹，在注浆加压后会发生破损，浆液从套管破损处溢出，不仅无法注入预期部位，反而很可能会串入面层与基层之间造成鼓包，损伤道面，所以在下管前仔细检查套管非常必要。